一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107512700A(43)申请公布日2017.12.26(21)申请号201710702101.7(22)申请日2017.08.16(71)申请人北方电子研究院安徽有限公司地址233040安徽省蚌埠市财院路10号(72)发明人凤瑞(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人耿英董建林(51)Int.Cl.B81C1/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法(57)摘要本发明公开了一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，采用喷涂光刻胶的方法对芯片结构进行保护，然后对芯片硅衬底底部的光刻胶图形化，形成刻蚀掩膜。采用各向异性刻蚀工艺在MEMS芯片的衬底上刻蚀出一个面积较大的中心支撑结构和若干个面积较小的辅助支撑结构，然后将MEMS芯片粘胶或键合固定到陶瓷管壳腔体内进行金属引线键合，将含MEMS芯片的陶瓷管壳整体放入刻蚀腔体内，采用各向同性刻蚀气体进行刻蚀,将辅助支撑结构完全刻蚀去除，保留一部分的中心支撑结构不被刻蚀去除。通过在硅衬底上加工出中心支撑结构，将MEMS芯片支撑近似悬浮于封装管壳内，大幅减小MEMS芯片上的封装应力，实现MEMS芯片的低应力封装。该方法具有封装工艺简单、不显著增加封装成本，易于实现的优点。CN107512700ACN107512700A权利要求书1/2页1.一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1：在标准SOI晶圆片A的硅电极层上加工出多组锚点结构、敏感结构腔体、位于敏感结构下腔体周围的键合密封区、相邻两个键合密封区之间的划片区和位于敏感结构腔体内的下电极结构；步骤2：采用键合工艺将另一片标准SOI晶圆片B的硅电极层键合到标准SOI晶圆片A的键合密封区上；步骤3：去除标准SOI晶圆片B的硅衬底和二氧化硅隔离层；步骤4：在标准SOI晶圆片B的硅电极层上加工出敏感结构；步骤5：采用键合工艺，将具有导电通孔的硅帽键合到SOI晶圆片B的硅电极层上形成芯片，将敏感结构密封到硅帽的腔体与敏感结构腔体形成的空间中；步骤6：采用喷涂光刻胶的方法，在芯片的正、反面均喷涂光刻胶；步骤7：将覆盖在硅帽的导电通孔上的光刻胶刻蚀去除，溅射金属，形成焊盘；步骤8：在硅衬底外表面的光刻胶上刻蚀出中心支撑结构和辅助支撑结构图形；步骤9：利用光刻胶上的中心支撑结构和辅助支撑结构图形作为掩膜，采用各向异性刻蚀工艺，在硅衬底上刻蚀形成设定深度的中心支撑结构和辅助支撑结构；步骤10：采用划片工艺形成多片相同且独立的MEMS芯片，将任一MEMS芯片通过粘胶或键合固定到陶瓷管壳腔体内，通过键合金属引线使焊盘与陶瓷管壳引脚之间电连接；步骤11：将含MEMS芯片的陶瓷管壳整体放入刻蚀设备中，采用各向同性刻蚀气体对MEMS芯片暴露出的硅进行刻蚀，完全刻蚀去除辅助支撑结构，同时保留部分中心支撑结构不被刻蚀；步骤12：最后采用可伐合金盖板密封陶瓷管壳。2.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，步骤1中的锚点结构、敏感结构下腔体、键合密封区、划片区和位于敏感结构下腔体内的下电极结构采用干法或湿法刻蚀工艺加工而成。3.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，步骤3中，采用CMP和刻蚀工艺去除标准SOI晶圆片B的硅衬底和二氧化硅隔离层。4.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，步骤4中，采用深槽刻蚀工艺在标准SOI晶圆片B的硅电极层上加工出敏感结构。5.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，制备硅帽的步骤为：在单晶硅晶圆片上采用TSV工艺加工出导电通孔，然后采用光刻胶保护导电通孔的上下表面，再采用湿法或干法工艺，加工出硅帽腔体。6.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，辅助支撑结构图形环绕设置在中心支撑结构图形的周围。7.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，辅助支撑结构图形以中心支撑结构图形为中心，呈中心对称结构排列。8.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，中心支撑结构图形面积大于辅助支撑结构图形的面积。9.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作方法，其特征是，中心支撑结构图形为圆型或多边形；2CN107512700A权利要求书2/2页辅助支撑结构图形为环绕设置在中心支撑结构图形周围的圆形、多边形或环形。10.根据权利要求1所述的一种中心支撑式MEMS芯片封装结构的制作